超結(jié)功率MOSFET輸出電容遲滯效應(yīng)產(chǎn)生原因
超結(jié)功率MOSFET技術(shù)目前采取多層外延和深溝槽工藝，相對(duì)于平面結(jié)構(gòu)，P阱下移形成P柱結(jié)構(gòu)，如圖6、圖7所示。通常情況，超結(jié)功率MOSFET的COSS在充電過(guò)程中，超結(jié)N柱、P柱最初的移動(dòng)載流子，會(huì)在放電過(guò)程中完全消耗盡。
但是，如果在COSS充電階段，一些移動(dòng)載流子被隔離滯留,也就是形成滯留電荷(Stranded Charges QSTR)，耗盡層擴(kuò)展不一致，沿著N柱、P柱形成沒(méi)有耗盡的微小區(qū)域，導(dǎo)致充電和放電過(guò)程不一致，最終形成遲滯效應(yīng)，也就是COSS充放電過(guò)程中一些能量在內(nèi)部被消耗。超結(jié)功率MOSFET輸出電容遲滯效應(yīng)，和滯留電荷直接相關(guān)。
從圖5可以發(fā)現(xiàn)，超結(jié)功率MOSFET輸出電容的遲滯效應(yīng)，與其漏極源極所加電壓VDS直接相關(guān)，這種效應(yīng)大多發(fā)生在低壓階段，這也表明，超結(jié)功率MOSFET輸出電容的遲滯效應(yīng)和超結(jié)柱狀結(jié)構(gòu)在低于100V發(fā)生的三維耗盡有關(guān)。
此外，COSS的遲滯效應(yīng)也和超結(jié)功率MOSFET結(jié)構(gòu)相關(guān)，內(nèi)部晶胞單元尺寸越小，遲滯效應(yīng)越明顯。相關(guān)文獻(xiàn)研究表明：深溝槽結(jié)構(gòu)沒(méi)有滯留電荷QSTR效應(yīng)，多層外延結(jié)構(gòu)具有滯留電荷QSTR效應(yīng)，如圖8、圖9所示。
圖8和圖9中，列出了這種結(jié)構(gòu)的仿真電勢(shì)線(xiàn)分布圖Potential line distribution。多層外延結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)耗盡過(guò)程中，滯留電荷QSTR，出現(xiàn)在N柱和P柱的底部和頂部。
Jaume Roig and Filip Bauwens, Origin of Anomalous COSS Hysteresis in Resonant Converters With Superjunction FETs
這表明：多層外延結(jié)構(gòu)MEMI(Multi implant multi epitaxy)的滯留電荷QSTR效應(yīng)，比深溝槽結(jié)構(gòu)TFET(Trench filling epitaxial growth)要嚴(yán)重。
超結(jié)功率MOSFET輸出電容遲滯效應(yīng)的功耗測(cè)量
為了得到超結(jié)功率MOSFET輸出電容遲滯效應(yīng)所產(chǎn)生的功耗，可以用等效法測(cè)量。
超結(jié)功率MOSFET輸出電容遲滯回線(xiàn)的測(cè)量電路和陶瓷電容的測(cè)量電路類(lèi)似，根據(jù)電路，在一定輸入電壓、工作頻率fs下穩(wěn)定工作，測(cè)量超結(jié)功率MOSFET殼頂?shù)臏厣?Delta;T。
然后，在超結(jié)功率MOSFET內(nèi)部寄生二極管通過(guò)一定電流IF，使超結(jié)功率MOSFET殼頂?shù)臏厣瑯舆_(dá)到ΔT，測(cè)量寄生二極管壓降VF，則可以得到相應(yīng)條件下，
輸出電容遲滯效應(yīng)所產(chǎn)生的功耗：
輸出電容遲滯效應(yīng)所產(chǎn)生的能量：
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